实验装置:用压克力板裁切成非圆形(三角形、五角形)的轮子,并在该轮子的几何中心装上轮轴。
1.观察单一个三角轮子滚动时的运动状态。
2.在两个三角轮子上放置一平台,观察平台的运动是否平稳。(平台运动时水杯内的水是否溢出?)
3.将三角轮子换成五角轮子后,观察平台的运动是否平稳。
4.三角轮子与五角轮子同时使用,观察平台的运动是否平稳。
1.三角(五角)轮子为何可以像圆型轮子般平稳滚动?
2.三角(五角)轮子滚动时,轴是在同一水平面上移动吗?还是高高低低起伏着?
1.如果是一个正三角形的轮子,的确是难以滚动。不过,如果我们仔细观察轮子的构造,就会很明显的发现到:我们把边给“修圆”了!由于将三角形的各边制作 成弧面的特殊几何设计,使得修正后的三角形较正三角形容易滚动。
五角轮子比三角轮子更趋近圆形轮子,故滚动比三角轮子更顺利;以此类推,越多边形的轮子滚动越顺畅。
2. 由于多角轮子的特殊设计,可使滚动时,承载物与地面始终维持同样距离,所以水杯内的水也不会洒出来。以三角轮子为例,首先我们先画出一个正三角形,以其中 一个顶点作为圆心,在另外两个顶点间画出一道弧线。重复同样的步骤,将所有的边都画上弧线。这三个弧形就构成了三角轮子的形状。我们会发现,由于圆心到弧 线的距离都相同,所以无伦轮子处于哪个位置,最高点和最低点的距离永远相同。同理,五角轮子的最高点和最低点的距离也永远相同,所以就算和三角轮子一起放 上承载物,也能保持平顺。
1.想得到跟上面三角轮子同样的效果,五角轮子又该怎么画呢?
2.我们是否能用同样的方法做出四角轮子或是六角轮子呢?为什么?
3.仔细观察位于轮子几何中心的轮轴,是否能保持在同一个高度呢?
4.如果我们把同一轮轴两边的轮子上下颠倒,是否可以同样平顺的滚动呢?
5.如果把三角、五角轮子,做成七角、九角……,一直做成无限多角的轮子,滚动时会如何?
